LiCl-KCl熔盐中镧在液态镓电极上的电化学行为及在铝电极上电沉积影响因素的研究

摘要

乏燃料的后处理已经引起全世界的普遍关注，镧系元素作为主要裂变产物，在乏燃料后处理过程中必须把他们与锕系元素有效分离。目前熔盐电精炼流程被认为是一种非常有前景的乏燃料后处理技术，所以本文采用了 LiCl-KCl熔盐体系。在熔盐电精炼流程中使用何种阴极材料对镧锕的分离至关重要，其中液态镓电极和活性铝电极是两种最有潜力的金属阴极。在乏燃料中，中子毒物镧是一种非常有代表性的裂变元素，所以本文选择镧作为研究对象，使用液态镓和活性铝作为阴极，采用循环伏安法、计时电位法、恒电位沉积法等多种电化学方法研究了熔盐中镧在液态镓电极上的电化学行为和在铝电极上沉积的影响因素。本文的主要研究内容有
　　(1)氯化镓在 LiCl-KCl熔盐中的电化学性质：采用循环伏安法研究了熔盐中镓在钨电极上的还原过程，后计算得到 Ga(III)/Ga(I)和Ga(I)/Ga(O)电对的条件电势。采用计时电位法研究了镓-锂金属间化合物，并进一步采用恒电流沉积法得到了沉积产物，XRD分析表明，沉积产物中只含有一种Ga-Li金属间化合物。
　　(2) LiCl-KCl熔盐中镧在液态镓电极上的电化学性质：采用循环伏安法研究了镧在液态镓电极上的还原过程。采用动电流法研究了镧在钨电极上的条件电势。采用电动势法得到镧在液态镓中的活度系数。采用循环伏安法和计时电位法研究了钨电极上 Ga(III）和 La(III）的共还原过程，并计算得到镧在镓中的溶解度。最终通过恒电位沉积得到金属间化合物LaGa6，并用XRD、SEM-EDS等技术对金属间化合物进行了表征。
　　(3) LiCl-KCl熔盐中镧在铝电极上沉积的影响因素：通过改变铝电极尺寸或形状，熔盐中氯化镧的浓度，沉积时间等条件探索镧在铝上平均电流密度和电流效率的变化规律，并得到了最优沉积条件.

目录

声明

第1章 引 言

1.1 研究背景及意义

1.2 本文主要研究内容

第2章 实 验

2.1 实验试剂及实验设备

2.2 实验装置及实验方法

2.3 分析与表征

2.4 本章小结

第3章 镓在熔盐中的电化学行为

3.1 引言

3.2 实验

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 熔盐中镧在液态镓电极上的电化学行为

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 镧在铝电极上沉积的影响因素

5.1 引言

5.2 实验

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第6章 结 论

参考文献

攻读学位期间的科研成果

致谢